Wody podziemne

Wody podziemne to wszystkie wody występujące w glebie i w niżej leżących utworach z wyjątkiem wód związanych chemicznie lub krystalicznie ze skałami. Najczęściej wypełniają one wolne przestrzenie w obrębie skał, nasycając je niczym gąbkę. Do wyjątkowych przypadków zaliczyć należy występowanie podziemnych rzek lub zbiorników o charakterze zbliżonym do jezior. Jest to możliwe głównie na obszarach krasowych, gdzie woda wypłukała rozległe pustki w skałach. Badaniem wód podziemnych zajmuje się hydrogeologia.

Klasyfikacja wód podziemnych

Wody podziemne można podzielić na podstawie miejsca, w którym występują w gruncie. Najpłycej – w strefie aeracji – występuje para wodna, wody błonkowe i higroskopijne otaczające ziarna, wody kapilarne wypełniające mikropory oraz wody zawieszone, zalegające na powierzchni ograniczonych przestrzennie warstw skał nieprzepuszczalnych.

Wody zaskórne (wierzchówki) – są one ściśle związane ze strefą napowietrzenia (aeracji). Ze względu na płytkie występowanie i brak horyzontów nieprzepuszczalnych, izolujących je od powierzchni, łatwo podlegają wpływom atmosferycznym – zmianom temperatury i wahaniom zasobów. Wody te mogą zamarzać. Dużą podatność na zanieczyszczenia powoduje, że na ogół są one nieprzydatne do spożycia.

Wody gruntowe – występują poniżej strefy aeracji. Mają zwierciadło swobodne, podlegające znacznym wahaniom okresowym. Po długotrwałych opadach ich zwierciadło wyraźnie się podnosi, zaś po okresie suszy obniża się, prowadząc niejednokrotnie do wysychania studzien. Dzięki inflacji przez kilku, a miejscami nawet kilkunastometrowe pokłady skał przepuszczalnych, woda ulega naturalnemu przefiltrowaniu i jest stosunkowo czysta. W Polsce najczęściej występują w utworach czwartorzędowych.

Wody wgłębne – występują w warstwach wodonośnych przykrytych utworami nieprzepuszczalnymi. Cechują się one posiadaniem zwierciadła napiętego. Jego kształt jest wymuszony przez dolną powierzchnię warstwy nadległej. Temperatura wód wgłębnych może odpowiadać średniej rocznej danego obszaru, zaś głębiej rośnie zgodnie ze stopniem geotermicznym.

Wody głębinowe – są całkowicie odizolowane od powierzchni gruntu utworami nieprzepuszczalnymi. Nie uczestniczą one w cyklu hydrologicznym. Wody głębinowe zwykle są silnie mineralizowane i mają stosunkowo niską temperaturę. Pozwala to wykorzystać je dla potrzeb energetycznych.

Źródła

Źródło to miejsce naturalnego wypływu wód podziemnych na powierzchnię (przecięcie warstwy wodonośnej z powierzchnią terenu).

Źródła zstępujące – wypływ odbywa się pod wpływem siły ciężkości

Źródła wstępujące – wypływ następuje pod wpływem ciśnienia hydrostatycznego panującego w warstwie wodonośnej

Źródła warstwowe – wypływ następuje pod wpływem siły grawitacyjnej z utworów porowatych

Źródła dolinne – wypływ następuje w miejscu rozcięcia warstwy wodonośnej przez dolinę rzeczną

Źródła szczelinowe – odprowadzają wody krążące w szczelinach skał litych, które mogą mieć charakter zarówno wstępujący, jak i zstępujący

Źródła krasowe – są bardzo podatne na wahania zasilania oraz zanieczyszczenia. Występują one w wapieniach, gipsach i dolomitach. Są odmianą źródeł szczelinowych

Źródła uskokowe – są podobne do źródeł szczelinowych, są rozwinięte wzdłuż stref rozluźnień towarzyszących uskokom. Wypływ następuje wzdłuż uskoku tnącego warstwy nieprzepuszczalne. Dostarczają one wód silnie mineralizowanych oraz termalnych, czyli cechujących się temperaturą znacznie wyższą niż średnia roczna w danym regionie

Gejzery – związane one są z obszarami wulkanicznymi. Wyrzucają one gorącą wodę i parę wodną. Ich funkcjonowanie związane jest z występowaniem w podłożu szczelin wypełnionych gorącą wodą, podgrzewaną dodatkowo ciepłem wewnętrznym Ziemi.

Woda w głębszych warstwach wodonośnych, zalegających pod skałami nieprzepuszczalnymi, znajduje się pod wpływem ciśnienia hydrostatycznego. Jej zwierciadło jest napięte, ponieważ warstwa nieprzepuszczalna uniemożliwia migrację wody ku górze. Po przebiciu tej warstwy woda podnosi się – na zasadzie wyrównywania poziomu w naczyniach połączonych. Jeżeli wartość ciśnienia hydrostatycznego umożliwia samoczynny wypływ wody na powierzchnię, to zjawisko takie nazywamy artezyjskim. Jeżeli wznios wód nastąpi, ale nie osiągnie powierzchni ziemi, to mówi się o zjawisku subartezyjskim. Wody artezyjskie i subartezyjskie występują najczęściej w sytuacji, kiedy warstwy przepuszczalne i nieprzepuszczalne w podłoży ułożone są w postaci niecki (synkliny) z wychodniami skał przepuszczalnych na obrzeżu. Wychodnie te stanowią obszar zasilania wód podziemnych wodami opadowymi i leżą wyżej niż ich zwierciadło napięte w centralnej części niecki.

Skład chemiczny wód podziemnych

Wody słodkie – w nich zawartość rozpuszczonych substancji stałych nie przekracza 0,5 g/dm3.

Wody mineralne – w nich zawartość rozpuszczalnych substancji stałych przekracza 1,0 g/dm3:

Wody wodorowęglanowe – dominują tu wodorowęglany wapnia, magnezu i sodu (w Polsce: Cieplice, Krynica, Szczawnica, Świeradowa, Duszniki)

Wody chlorkowe – zawierają one głównie chlorek sodu i wodorowęglan sodu, a wśród nich występują związki bromu i jodu. Ich rozmieszczanie związane jest z występowaniem skał solonośnych (w Polsce: Ciechocinek, Rabka, Kołobrzeg, Iwonicz)

Wody siarkowe – cechują się nieprzyjemnym zapachem i smakiem. W ich skład wchodzą znaczne ilości silnie trującego siarkowodoru, siarczki sodu i wapnia oraz siarczan magnezu (w Polsce: Busko Zdrój i Lądek Zdrój)

Szczawy – wody bogate w dwutlenek węgla

Wody radoczynne – składnik, który decyduje o ich wyróżnieniu to promieniotwórczy gaz – radon. Występują one w miejscach występowania minerałów uranu (w Polsce: Świeradów Zdrój, Kowary i Lądek Zdrój)